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全方位移動的輪子，機器人移動底盤的精妙設計

（文章來源：網絡整理）對于地面移動機器人來說，底盤是非常重要的執行機構，通常位于機器人靠近地面的部分。機器人又一核心部分——執行器，你了解有多少？底盤的定義：移動機器人用于移動的部分通常稱為底盤。底盤的作用：負責機器人的運動和轉向，是機器人的執行機構。不同的應用場景對機器人底盤的要求不一樣。以掃地機器人為例，掃地機器人的工作目標是清理地面上的細小垃圾。我們主要會關注它能否靈活移動到房間的各個死角并打掃干凈。所以，在掃地機器人運動的過程中，底盤除了要能夠朝各個方向移動之外，還要能夠跨越高低不同的電線、門檻等。因此，掃地機器人的底盤通常會離地面有一定高度，便于底部滾輪移動，同時方便清理垃圾。機器人的底盤結構類型多種多樣，以下是四種比較常見的類型。機器人腳足式底盤利用了仿生學技術，自由度高、適應性強，但通常結構復雜，控制起來也比較困難。輪式底盤包含兩輪差速底盤、三輪全向輪底盤、四輪全向輪底盤、四輪汽車底盤（又稱四輪阿克曼底盤）、四輪滑移底盤等，通常根據地形來選擇不同的輪子大小、材質。生活中常見的汽車底盤是前輪轉向，后輪驅動。S1機器人則是四輪全向輪底盤，構造獨特的麥克納姆輪使其具備了全方位移動的能力。履帶式機器人底盤對路況的適應性較好，可以輕松越過障礙，但移動速度較慢，不夠靈活。坦克就是履帶式裝甲戰斗車，輪子在履帶里滾動，遇到沙地、雪地、泥地等復雜地形時，寬寬的履帶可以分散坦克的重量，車也就不容易陷進去。球形機器人具有良好的動態和靜態平衡性，封閉性底盤使其可以行駛在無人、沙塵、潮濕或腐蝕性的惡劣環境中，并通常具有水陸兩棲功能，在行星探測、環境監測、國防裝備、娛樂等領域應用廣泛。底盤懸掛是連接輪子與車身的結構，可以對車身起到支撐和緩沖減震的作用。分為：非獨立懸掛和獨立懸掛。非獨立懸掛：是兩側車輪由一根整體式車架相連，一般配有彈性懸架，系統懸架在車架或車身的下面。優點是結構簡單，制造成本低，容易維修，缺點是穩定性和避震效果差。獨立懸掛：是指每個車輪單獨通過一套懸掛安裝于車身或者車橋上，車橋采用斷開式，中間一段固定于車架或者車身上。優點是兩側車輪可以單獨運動互不影響，緩沖與減震能力很強。麥克納姆輪簡稱麥輪，由瑞典科學家Bengt Erland IIon于上世紀70年代發明，目前被廣泛應用于物流倉儲自動化、殘障人士出行和機器人競技比賽等領域。麥輪主要由輪轂、輥子和輥子軸構成，輪轂是支撐架，輥子沿與輪轂夾角45°的方向平行排列。一般機器人有兩個左旋輪，兩個右旋輪。左旋輪和右旋輪必須按照X形安裝，才能讓機器人具有全向移動的能力。這種全方位移動方式是基于一個有許多位于機輪周邊的輪軸的中心輪的原理上，這些成角度的周邊輪軸把一部分的機輪轉向力轉化到一個機輪法向力上面。依靠各自機輪的方向和速度，這些力的最終合成在任何要求的方向上產生一個合力矢量。從而保證了這個平臺在最終的合力矢量的方向上能自由地移動，而不改變機輪自身的方向。在它的輪緣上斜向分布著許多小滾子，故輪子可以橫向滑移。小滾子的母線很特殊，當輪子繞著固定的輪心軸轉動時，各個小滾子的包絡線為圓柱面，所以該輪能夠連續地向前滾動。麥克納姆輪結構緊湊，運動靈活，是很成功的一種全方位輪。有4個這種新型輪子進行組合，可以更靈活方便的實現全方位移動功能。裝配了麥輪的倉儲物流車靈活性大幅提高，即便活動空間有限，在使用了靈活運動的麥輪后，貨物裝卸難的問題也能得到有效解決。裝配了麥輪的輪椅，也會讓殘障人士的出行更加便捷。（責任編輯：fqj）

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